Sunce nam se čini kao izvor čiste, bijele svjetlosti. No, kada se ta svjetlost propusti kroz prizmu, otkriva se složen i predivan spektar boja, sličan dugi. Ipak, jedna od najboljih vizualizacija tog spektra ikada snimljena pokazuje nešto neočekivano: misteriozne rupe, tamne linije koje prekidaju inače neprekinuti niz boja. Većinu tih “rupa” danas razumijemo, no neke od njih i dalje predstavljaju zagonetku koju znanstvenici desetljećima pokušavaju riješiti, Science Alert. Priča počinje još davne 1814. godine, kada je njemački fizičar Joseph von Fraunhofer, promatrajući Sunčevu svjetlost kroz prizmu, primijetio da duga nije savršena. Umjesto kontinuiranog spektra boja, vidio je stotine tamnih linija. Nije mogao objasniti njihov uzrok, ali ih je pedantno zabilježio i katalogizirao više od šest stotina. Te linije, danas poznate kao Fraunhoferove linije, izgledale su poput tajanstvenog barkoda, koda koji je čekao gotovo pola stoljeća da bude dešifriran.
Rješenje zagonetke: ‘Otisci prstiju’ elemenata
Misterij su naposljetku riješili znanstvenici Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen. Fascinirani činjenicom da različiti kemijski elementi, kada se zagriju, emitiraju svjetlost različitih boja – natrij gori jarko žuto, a kalcij narančasto – razvili su instrument nazvan spektroskop. Pomoću njega su otkrili da svaki element ima jedinstven uzorak svijetlih linija, svoj vlastiti spektralni “otisak prsta”.
Ključni trenutak dogodio se kada su shvatili da tamne linije u Sunčevom spektru koje je zabilježio Fraunhofer savršeno odgovaraju pozicijama svijetlih linija koje emitiraju poznati elementi. Zaključili su da elementi ne samo da emitiraju svjetlost na specifičnim valnim duljinama, već i apsorbiraju svjetlost na istim tim valnim duljinama.
Tamne linije su, dakle, mjesta gdje su atomi i molekule u hladnijoj Sunčevoj atmosferi “ukrali” određene boje iz svjetlosti koja je dolazila iz vruće unutrašnjosti zvijezde.
Zašto je ovo važno?
Ovo otkriće nije bilo samo puka znanstvena znatiželja. Analiza Sunčevog spektra postala je temelj moderne astrofizike. Omogućila je znanstvenicima da odrede kemijski sastav Sunca i drugih zvijezda bez da ih ikada posjete. Tako znamo da se Sunce, kao i sve zvijezde, pretežno sastoji od vodika i helija, ali sadrži i kisik, natrij, kalcij, pa čak i tragove žive. Štoviše, broj i raspored elemenata težih od helija pomaže znanstvenicima izračunati starost zvijezde.
Ova tehnika, poznata kao spektroskopija, kasnije je omogućila i otkriće širenja svemira. Promatrajući pomak spektralnih linija dalekih galaksija prema crvenom dijelu spektra, astronomi poput Edwina Hubblea zaključili su da se galaksije udaljavaju od nas, što je bio prvi dokaz da se svemir širi. Danas se ista metoda koristi i u potrazi za životom izvan Zemlje.
Kada egzoplanet prođe ispred svoje zvijezde, znanstvenici analiziraju svjetlost koja se filtrira kroz njegovu atmosferu, tražeći nove tamne linije koje bi mogle otkriti prisutnost plinova povezanih sa životom.
Neriješene zagonetke najbliže zvijezde
Iako je mehanizam Fraunhoferovih linija dobro shvaćen i većina ih je identificirana, stotine njih i dalje ostaju misterij. Unatoč desetljećima promatranja i najnaprednijim instrumentima, podrijetlo nekih spektralnih linija nikada nije jasno utvrđeno.
Postoji nekoliko razloga za to. Prvi je činjenica da naše baze podataka atomskih i molekularnih linija, iako ogromne, još uvijek nisu potpune. Određivanje spektralnog otiska nekih elemenata, posebno složenih poput željeza, zahtijeva složena testiranja. Drugi veliki dio problema je samo Sunce.
Njegova atmosfera je iznimno dinamična i promjenjiva, dominirana konvekcijom i divljim magnetskim poljima koja mogu utjecati na izgled apsorpcijskih linija, čineći njihovu identifikaciju znatno težom. Rezultat su misteriozne linije u Sunčevom spektru koje se ne podudaraju s postojećim modelima i ne mogu se pripisati nijednoj poznatoj atomskoj ili molekularnoj apsorpciji.
Fascinantno je da čak i nakon stoljeća proučavanja, naša najbliža zvijezda i dalje skriva zagonetke koje tek trebamo odgonetnuti. Te “rupe” u duginim bojama podsjetnik su da svemir uvijek čuva tajne, čak i u našem neposrednom susjedstvu. Srećom, svakim danom smo bliže odgovorima. Bolji instrumenti, poput svemirskog teleskopa James Webb, rastuće baze podataka i poboljšani atmosferski modeli Sunca doprinose napretku.
Svako nepodudaranje između stvarnog i sintetičkog spektra je trag koji nam govori kako možemo poboljšati naše razumijevanje svemira. Proučavanje Sunca vjerojatno nikada neće završiti, a to je samo po sebi čudesna stvar.
Preuzeto sa: www.24sata.hr
